场效应管原理
场效应晶体管通常简称为场效应管，是一种应用场效应原理工作的半导体器件，外形如图4.21所示。和普通双极型晶体管相比拟，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特性，得到了越来越普遍的应用。
场效应管的品种很多，主要分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两大类，又都有N沟道和P沟道之分。
绝缘栅场效应管也叫做金属氧化物半导体场效应管，简称为MOS场效应管，分为耗尽型MOS管和加强型MOS管。
场效应管还有单栅极管和双栅极管之分。双栅场效应管具有两个相互独立的栅极G1和G2，从构造上看相当于由两个单栅场效应管串联而成，其输出电流的变化受到两个栅极电压的控制。双栅场效应管的这种特性，在作为高频放大器、增益控制放大器、混频器和解调器运用时会带来很大便当。
怎样识别场效应管
场效应管的文字符号为“VT”，图形符号如图4-22所示。
场效应管普通具有3个引脚，分别是栅极G、源极s和漏极D，它们的功用分别对应于双极型晶体管的基极b、发射极e和集电极c。由于场效应管的源极s和漏极D是对称的，实践运用中能够互换。双栅极场效应管具有4个引脚，分别是栅极G1和G2、源极S和漏极D。常用场效应管的引脚如图4-23所示，运用中应注意识别。
场效应管有什么特点
场效应管的特点由栅极电压UG控制其漏极电流ID。和普通双极型晶体管相比拟，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特性。
场效应管的基本工作原理如图4- 24所示（以结型N沟道管为例）。由于栅极G接有负偏压（-UG），在G左近构成耗尽层。
当负偏压（-UG）的绝对值增大时，耗尽层增大，沟道减小，漏极电流ID减小。当负偏压（-Uc）的绝对值减小时，耗尽层减小，沟道增大，漏极电流ID增人。可见，漏极电流ID受栅极电压的控制，所以场效应管是电压控制型器件，即经过输入电压的变化来控制输出电流的变化，从而到达放大等目的。
和双极型晶体管一样，场效应管用于放大等电路时，其栅极也应加偏置电压。
结型场效应管的栅极应加反向偏置电压，即N沟道管加负栅压，P沟道管加正栅压。加强型绝缘栅场效应管应加正向栅压。耗尽型绝缘栅场效应管的栅压可正、可负、可为“0”，见表4-2。加偏置的办法有固定偏置法、自给偏置法、直接耦合法等。
怎样理解场效应管的参数
场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但普通运用时只需关注以下主要参数：饱和漏源电流IDss、夹断电压Ue，（结型管和耗尽型绝缘栅管）或开启电压JT（加强型绝缘栅管）、跨导gm、漏源击穿电压BUDS最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM。
(1)饱和漏源电流
饱和漏源电流IDSS是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS=O时的漏源电流。
(2)夹断电压
夹断电压UP是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。如图4-25所示为N沟道管的UGS-ID曲线，可明白看出IDSS和UP的意义。如图4-26所示为P沟道管的UGS-ID曲线。
(3)开启电压
开启电压UT是指加强型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。如图4-27所示为N沟道管的UGS-ID曲线，可明白看出UT的意义。如图4-28所示为P沟道管的UGS-ID曲线。
(4)跨导
跨导gm，是表示栅源电压UGS对漏极电流ID的控制才能，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化餐的比值。gm是权衡场效应管放大才能的重要参数。
(5)漏源击穿电压
漏源击穿电压BUDS是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能接受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必需小于BUDS。
(6)最大耗散功率
最大耗散功率PDSM也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。运用时场效应管实践功耗应小于PDSM并留有一定余量。
(7)最大漏源电流
最大漏源电流IDSM是另一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许经过的最大电流。场效应管的工作电流不应超越IDSM。场效应管的主要作用是放大、恒流、阻抗变换、可变电阻和电子开关等。
场效应管有哪些用途
(1)放大
场效应管具有放大作用。如图4-29所示为场效应管放大器，输入信号Ui经C1耦合至场效应管VT的栅极，与原来的栅极负偏压相叠加，使其漏极电流ID相应变化，并在负载电阻RD上产生压降，经C2隔离直流后输出，在输出端即得到放大了的信号电压Uo。ID与Ui同相，Uo与ui反相。由于场效府管放大器的输入阻抗很高，因而耦合电容能够容最较小，不用运用电解电容器。
(2)恒流
场效应管能够便当地构成恒流源，电路如图4-30所示。恒流原理是假如经过场效应管的漏极电流ID因故增大，源极电阻Rs上构成的负栅压也随之增大，迫使ID回落，反之亦然，使ID坚持恒定。恒定电流 
式中Up为场效应管夹断电压。
(3)阻抗变换
场效应管很高的输入阻抗十分合适作阻抗变换。如图4-31所示为场效应管源极输出器，电路构造与晶体三极管射极跟随器相似，但由于场效应管是电压控制型器件，输入阻抗极高，因而场效应管源极输出用具有更高的输入阻抗Zi和较低的输出阻抗Zo，常用于多级放大器的高阻抗输入级作阻抗变换。
(4)可变电阻
场效应管能够用作可变电阻。如图4-32所示为自动电平控制电路，当输人信号Ui增大招致Uo增大时，由Uo经二极管VD负向整流后构成的栅极偏压-UG的绝对值也增大，使场效应管VT的等效电阻增大，R1与其的分压比减小，使进入放大器的信号电压减小，最终使Uo坚持根本不变。
(5)电子开关
场效应管能够用作电子开关。如图4-33所示为直流信号调制电路，场效应管VT1、VT2下作于开关状态，其栅极分别接人频率相同、相位相反的方波电压。当VTi导通VT2截止时，Ui向C充电；当VT1截VT2导通时，C放电；其输出Uo便是与输入直流电压Ui相关的交变电压。
怎样选用场效应管
常用场效应管主要有结型场效应管、耗尽型绝缘栅场效应管、加强型绝缘栅场效应管、双栅场效应管、功率场效应管等。
(1)结型场效应管
结型场效应管因其具有两个PN结而得名。结型场效应管正常工作时，栅极应加负偏压（相对漏极而言）。关于N沟道结型场效应管，漏极加正电压，栅极加负电压。关于P沟道结型场效应管，漏极加负电压，栅极加正电压。
结型场效应管的性能特性是当栅极电压UGS=0时管子导通，漏极电流ID到达最大值。栅极电压的绝对值越大ID越小，直至管子截止。如图4-34所示为结型场效应管的转移特性曲线（UGS-ID曲线）。
结型场效应管具有很高的输入阻抗，为107～lO9Q。常用结型场效应管有3DJ系列，以及进口的2SJ系列和2SK系列等。
(2)耗尽型绝缘栅场效应管
绝缘栅场效应管因栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层而得名，分为耗尽型绝缘栅场效应管和加强型绝缘栅场效应管两类。绝缘栅场效应管具有极高的输入阻抗，为109～1015Ω。
耗尽型绝缘栅场效应管的性能特性是当栅极电压UGS=O时管子有一定的漏极电流ID。关于N沟道耗尽型绝缘栅场效应管，漏极加正电压，栅极电压从“0”逐步上升时漏极电流ID逐步增大，栅极电压从“o”逐步降落时漏极电流ID逐步减小直至截止。列于P沟道耗尽型绝缘栅场效应管，漏极加负电压，栅极电压从“0”逐步降落时漏极电流In逐步增大，栅极电压从“o”逐步上升时漏极电流ID逐步减小直至截止。
如图4-35所示为耗尽型绝缘栅场效应管的转移特性曲线（UGS - ID曲线）。常用耗尽型绝缘栅场效应管有3D01、3D02、3D04等。
(3)加强型绝缘栅场效应管
加强型绝缘栅场效应管正常工作时，栅极应加正偏压（即与漏极电压相同）。关于N沟道加强型绝缘栅场效应管，漏极和栅极均加正电压。关于P沟道加强型绝缘栅场效应管，漏极和栅极均加负电压。
加强型绝缘栅场效应管的性能特性是当栅极电压UGS=0时管子截止。栅极电压的绝对值到达开启电压UT时开端有漏极电流ID，栅极电压的绝对值越大漏极电流ID越大。
如图4-36所示为加强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线（UGS-ID曲线）。常用的加强型绝缘栅场效应管有3CO1、3C02、3CO3、3CO6、3DO3, 3DO6等。
(4)双栅场效应管
双栅场效应管的特性是具有两个相互独立的栅极G1和G2，从构造上看相当于两个单栅场效应管的串联体，如图4-37所示。
双栅场效应管的输出电流遭到两个栅极电压的控制。双栅场效应管的这种特性使得其用作高频放大器、增益控制放大器、混频器和解凋器时带来很大便当。
双栅场效应管也有结型和绝缘栅型、N沟道和P沟道之分。常用结型双栅场效应管有4DJ系列，常用绝缘栅型双栅场效应管有4DO系列等。
(5)功率场效应管
功率场效应管也称为VMOS场效应管，因其金属栅极采用V形槽构造而得名，它也属于绝缘栅场效应管。
功率场效应管是一种性能优秀的电压控制型功率开关器件，具有输入阻抗高、驱动电流小、电压增益高、耐1i；高、工作电流大、输出功率大、开关速度快、导通电阻小、热稳定性好、过载才能强等特性，在功率放大器、开关电源、逆变器、电动机控制和调速等场所应用普遍。
常用功率场效应管有M'系列、VN系列、IRF系列等。
怎样检测场效应管
场效应管能够用万用表电阻挠停止引脚辨认和检测。
(1)引脚辨认与检测
结型场效应管的引脚辨认办法如图4-38所示，将万用表置于“RXlk”挡，用两表笔分别丈量每两个引脚间的正、反向电阻。当某两个引脚间的正、反向电阻相等，均为数千欧时，则这两个引脚为漏极D和源极s（可互换），余下的一个引足迹为栅极G。
(2)辨别N沟道场效应管和P沟道场效应管
如图4-39所示，将万用表置于“R*1K挡，黑表笔接栅极G，红表笔分别接另外两引脚，假如测得两个电阻值均很大，则为N沟道场效应管。假如测得两个电阻值均很小，则为P沟道场效应管。假如丈量结果不契合以上两步，则阐明该场效应管已坏或性能不良。
(3)估测结型场效应管放大才能
将万用表置于“RX100”挡，两表笔分别接漏极D和源极S，然后用手捏住栅极G（注入人体感应电压），表针应向左或向右摆动，如图4-40所示。表针摆动幅度越大阐明场效应管的放大才能越大。假如表针不动，阐明该管已坏。
(4)估测绝缘栅场效应管放大才能
估测绝缘栅场效应管（MOS管）放大才能时，由于其输入阻抗很高，为避免人体感应电压惹起栅极击穿，不要用手直接接触栅极G，而应手拿螺钉旋具的绝缘柄，用螺钉旋具的金属杆去接触栅极G，如图4-41所示。判别办法与丈量结型场效应管相同。
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